JPH0471963A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、機械的な舵角量入力系の舵取り動作を舵取り
輪へ機械的に伝達する操舵装置に係り、特にこの伝達経
路中に液圧作用を利用した舵取り補助手段を介在した操
舵装置に関するものである。

［従来の技術］ この種の操舵装置が特開昭５８−２０５６５号公報に開
示されている。この従来装置ではステアリングホイール
の回動動作を前輪へ機械的に伝達する前輪操舵系（舵角
量入力系）と後輪操舵系とが作動軸を介して噛合連結さ
れており、この作動軸の後輪操舵系側には動力補助手段
となるパワーシリンダが噛合連結されている。パワーシ
リンダは操舵トルク検出手段も兼ねる制御弁によって液
圧制御され、このパワーシリンダの動作が作動軸の回動
、即ち後輪操舵系の舵取り動作を補助する。

操舵トルク検出手段を兼ねる制御弁は前輪及び後輪から
の外力が・集中する部位に設置され、適正位置に設置さ
れたパワーシリンダの動力補助作用が最適に行われる。

これにより前後輪の操舵トルクがパワーシリンダの動力
補助作用によって軽減し、４輪操舵車における操舵トル
クが２輪操舵車における操舵トルク程′度となるように
抑制される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、パワーシリンダの液圧系の破損あるいは
ステアリングホイール操作中のエンジン停止によって液
圧が掛からなくなると、パワーシリンダによる動力補助
作用が無くなり、前後輪からの・反力が操舵輪に全て掛
かる。そのため、操舵トルクが大幅に増大してステアリ
ングホイールの舵取り性が重くなるのみならず、前後輪
からの反力が共に掛かる前輪操舵系（舵角量人力系）が
損傷するおそれがある。特にパワーシリンダの液圧系の
液圧が急に無くなると舵取り性が急に悪くなり、非常に
危険である。

本発明は、機械的な舵角量入力系、及び回転入力を液圧
作用に変換すると共に、この液圧作用によって舵取り輪
の舵角変位のための動力補助を行なう舵取り前動手段を
備えた操舵装置における前記のような動力補助作用無効
化の場合にも舵角入力系側の操舵トルクの増加を抑制し
得る操舵装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、インターナルギヤと、インター
ナルギヤに噛合して転勤可能なプラネットピニオンと、
プラネットピニオンに噛合するセンターギヤと、プラネ
ットピニオンを公転可能に支持すると共に、センターギ
ヤを一体的に支持する出力軸と、プラネットピニオンの
公転変位を中立位置へ復帰するための中立復帰機構とに
より操舵トルク緩衝手段を構成し、舵角量入力系にイン
ターナルギヤを作動連結すると共に、舵取り補助手段に
出力軸、を作動連結し、センターギヤを回転するのに必
要なトルクとプラネットピニオンを公転するのに必要な
トルクとの差を中立復帰手段によって設定した。

［作用コ 舵取り補助手段における液圧系が支障なく働いている場
合、この舵取り補助手段の舵取り対象となる舵取り輪は
舵取り補助手段からの動力補助を受け、舵取り輪から操
舵トルク緩衝手段の出力軸へのトルク反力は小さい。舵
取り補助手段における液圧系の液圧が掛からなくなった
場合、この舵取り補助手段の動力補助の対象となる舵取
り輪からのトルク反力は全て操舵トルク緩衝手段の出力
軸に掛かる。

中立復帰機構によるトルク差設定は、舵取り補助手段の
動力補助作用が有効状態においてはセンターギヤを回転
するのに必要なトルクよりもプラネットピニオンを公転
するのに必要なトルクが大きく、かつ舵取り補助手段の
動力補助作用が無効状態においてはセンターギヤを回転
するのに必要なトルクよりもプラネットピニオンを公転
するのに必要なトルクが小さくなるように行われる。従
って、舵取り補助手段の動力補助作用が有効状態におい
ては舵角量入力系の舵取り動作によってインターナルギ
ヤが回動すると、プラネットピニオンが公転することな
くセンターギヤが回転する。

これにより出力軸が回転し、舵取り輪の舵角が変位する
。又、舵取り補助手段の動力補助作用が無効状態におい
ては舵角量入力系の舵取り動作によってインターナルギ
ヤが回動すると、センターギヤが回動することなくプラ
ネットピニオンが中立復帰機構９復帰作用に抗して公転
する。即ち、舵取り補助手段の動力補助作用の無効化に
起因する舵取り輪から舵角量入力系側へのトルク反力増
加がプラネットピニオンの公転によって吸収される。

これにより舵角量入力系側に過剰負荷が掛かることはな
く、舵角量入力系側の損傷及びステアリングホイールの
操舵性の低下か回避される。

又、ステアリングホイールの操作中にエンジンを停止す
ると舵取り補助手段の動力補助作用が無効化し、舵取り
補助手段の動力補助の対象となる舵取り輪が動力補助作
用の無効化によって中立状態へ戻ろうとする。この中立
復帰に起因する舵取り軸側の作動トルクも操舵トルク緩
衝手段によって吸収され、舵角量入力系側の損傷回避が
保証される。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図に示すステアリングホイール１の操舵動作はフロ
ント動力伝達ギヤ機構２、その出力レバー２ａ及びフロ
ント舵取りリンク機構３Ａ、３Ｂ。

３Ｃを介して前輪４に伝えられ、出力レバー２ａにはカ
ム機構５が一対のケーブル６Ａ、６Ｂを介して作動連結
されている。カム機構５は例えば特開昭５５−９１４５
８号公報に開示されるものと同様のものであり、ステア
リングホイールｌの回動方向及び回動量に応じてカム作
用位置が変わり、これにより後輪７の舵取り方向及び舵
角が変わる。

カム機構５には操舵トルク緩衝機構８が作動連結されて
おり、操舵トルク緩衝機構８にはフロント動力伝達ギヤ
機構２と同一構成のリヤ動力伝達ギヤ機構９が作動連結
されている。リヤ動力伝、達ギヤ機構９の出力レバー９
ａの傾動はリヤ舵取りリンク機構１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯ
Ｃを介して後輪７に伝えられる。リヤ舵取りリンク機構
を構成するタイロッドＩＯＡ上には中立復帰ばね１１が
装着されており、この中立復帰ばね１１の中立復帰作用
によって後輪７が第１図に示す中立位置に向けて常時付
勢されている。

リヤ動力伝達ギヤ機構９の内部構成を第４，５図に基づ
いて説明する。

第４図に示すようにハウジング１２内にはピストン１３
がスライド可能に嵌入支持されており、入力軸１４がピ
ストン１３を貫通して回動可能に支持されている。ピス
トン１３のラック部１３ａには出力軸１５のセクターギ
ヤ部１５ａが噛合されており、出力軸１５には出力レバ
ー９ａが連結されている。入力軸１４のボールねじ部１
４ａにはピストン１３がボール１６を介してねじ結合さ
れており、入力軸１４を回動することによってピストン
１３が左右動可能である。

第５図に示すようにリヤ動力伝達ギヤ機構９にはコント
ロールバルブ１７が組み付けられており、そのシリンダ
チューブ１８内にはスプール弁１９が収容されている。

スプール弁１９が右方へ移動すればスプール弁１９とシ
リンダチューブ１８との間の絞り１８ａ、１８ｂの開き
量が増大すると共に、絞り１８ｃ、１８ｄの開き量が減
少し、スプール弁１９が左方へ移動すれば絞り１８ａ、
　　１８ｂの開き量が減少すると共に、絞り１８ｃ、１
８ｄの開き量が増大する。従って、スプール弁１９が右
方へ移動するとリザーバ２０からオイル供給通路１１上
のポンプＰによって供給されるオイルがピストン１３に
よって区画されるハウジング１２内の一方の作動室１２
ａに流入し、他方の作動室１２ｂ内のオイルがオイル排
出通路１２からリザーバ２０へ排出される。逆に、スプ
ール弁１９が左方へ移動するとオイル供給通路１＋から
供給されるオイルが作動室１２ｂに流入し、作動室１２
ａ内のオイルがオイル排出通路１２からリザーバ２０へ
排出される。

このようなオイルの供給排出によってピストン１３には
両作動室１２ａ、１２ｂの圧力差が作用し、出力軸Ｉ５
の右又は左への回動、即ち後輪７の舵角変位が油圧作用
によって補助される。オイルの供給排出を行なうスプー
ル弁１９のバルブロッド１９ａはシリンダチューブ１８
の一端壁から貫通突出し、このバルブロッド１９ａには
操舵トルク緩衝機構８の後述する出力軸２４が作動連結
されている。即ち、リヤ動力伝達ギヤ機構９には出力軸
２４からの回転入力を油圧作用に変換すると共に、この
油圧作用によって後輪７の舵角変位のための動力補助を
行なう舵取り補助手段が組みこまれている。

シリンダチューブ１８とスプール弁１９との間には一対
のばね受け２１ａ、２１ｂがスプール弁１９の移動方向
へスライド可能に介在されており、両ばね受け２１ａ、
２１ｂとの間には中立復帰ばね２１が介在されている。

この中立復帰ばね２１の中立復帰作用によってスプール
弁Ｉ９が第５図に示す中立位置に向けて常時付勢されて
いる。

次に、操舵トルク緩衝機構８を第２図及び第３図（ａ）
、（ｂ）に基づいて説明する。

２２はインターナルギヤであり、インターナルギヤ２２
は回転可能な支軸２３に固定支持されている。インター
ナルギヤ２２の背面にはカムフォロア２２ａが取り付け
られおり、前記カム機構５に係合されている。従って、
ステアリングホイール１のステアリング操作によるカム
機構５のカム作用位置の変更によってカムフォロア２２
ａが支軸２３を中心に公転し、これによりインターナル
ギヤ２２が支軸２３を中心に回動する。

２４は支軸２３と同一軸線上に回動可能に配設された出
力軸であり、この出力軸２４にはリヤ動力伝達ギヤ機構
９の入力軸１４が作動連結されている。出力軸２４上に
はセンターギヤ２５が固定支持されていると共に、プラ
ネットキャリア２６が回転可能に支持されており、プラ
ネットキャリア２６の基端半周にはセクターギヤ部２６
ａが設けられている。プラネットキャリア２６の先端に
はプラネットピニオン２７か回転可能に支持されており
、プラネットピニオン２７はインターナルギヤ２２及び
センターギヤ２５の両者に噛合している。

プラネットキャリア２６の直下にはシリンダ２８が出力
軸２４と直交する方向に配設されており、シリンダ２８
内の両側にはばね受はピストン２９゜３０がスライド可
能に嵌入されている。ばね受はピストン２９はシリンダ
２８内面上の段差２８ａによって左方への移動を規制さ
れ、ばね受はピストン３０は段差２８ｂによって右方へ
の移動を規制される。ばね受はピストン２９とシリンダ
２８の右内端面との間には中立復帰ばね３１が介在され
ており、ばね受はピストン３０とシリンダ２８の左内端
面との間には中立復帰ばね３２が介在されている。両ば
ね受はピストン２９．３０間にはラック３３がプラネッ
トキャリア２６のセクターギヤ部２６ａと噛合するよう
に介在されており、ラック３３の長さは両段差２８ａ、
２８ｂの間隔に一致させである。ラック３３は中立復帰
ばね３１．３２の中立復帰作用によって第３図（ａ）に
示す中立位置に向けて常時付勢されており、プラネット
ピニオン２７の公転は中立復帰ばね３１゜３２の中立復
帰作用に抗して行われることになる。

第３図（ａ）の中立状態における両中立復帰ばね３１，
３２のばね力に抗してプラネットピニオン２７を公転す
るのに必要なトルクは、コントロールバルブ１７におけ
る中立復帰ばね２１の最大ばね力（即ちスプール弁１９
がシリンダチューブ１８に端壁に当接したマニュアルロ
ック位置にある状態での中立復帰ばね２１のばね力）に
よるセンターギヤ２５の回転トルクよりも大きい値に設
定されている。即ち、舵取り補助手段の動力補助作用が
有効状態においてはセンターギヤ２５を回転するのに必
要なトルクよりもプラネットピニオン２７を公転するの
に必要なトルクが大きくしである。又、舵取り補助手段
の動力補助作用が無効状態においてはセンターギヤ２５
を回転するのに必要なトルクよりもプラネットピニオン
２７を公転するのに必要なトルクが小さくなるように中
立復帰ばね３１，３２のばね力が設定されている。

ステアリングホイール１のステアリング操作によってイ
ンターナルギヤ２２が例えば第３図（ａ）の矢印Ｒ方向
へ回動した場合、プラネットピニオン２７が公転しない
ものとするとセンターギヤ２５が回転することになり、
センターギヤ２５が回転すると出力軸２４が一体的に回
転する。逆に、センターギヤ２５が回転しないものとす
るとプラネットピニオン２７が公転することになり、第
３図（ｂ）に示すようにラック３３が中立復帰ばね３１
に抗して左方へ移動する。即ち、例えば自動車走行中に
舵取り補助手段の油圧系の油圧が掛からなくなった場合
には舵取り補助手段の動力補助作用が無効になり、その
ためにセンターギヤ２５を回転させるのに必要なトルク
が増大する。センターギヤ２５の必要回転トルクが中立
復帰ばね３２の中立復帰作用によるプラネットピニオン
２７の公転トルクを上回るとプラネットピニオン２７が
公転可能となり、ステアリングホイールｌのステアリン
グ操作によるインターナルギヤ２２の回転がプラネット
ピニオン２７の公転によって吸収される。インターナル
ギヤ２２が矢印Ｒと逆方向へ回動した場合にも同様であ
る。

そこで、中立復帰ばね３．１．３２のばね特性を適正に
設定すれば、舵取り補助手段の動力補助作用が無効にな
った場合にも後輪７のトルク反力の増加がそのままりヤ
動力伝達ギヤ機構９側からステアリングホイールｌ側へ
波及することはなく、ステアリングホイール１の舵取り
性が重くなることはない。従って、操舵上の安全性が確
保されると共に、ステアリングホイール１からフロント
動力伝達ギヤ機構２を経てカム機構５に至る機械的な舵
角量入力系に過剰負荷が掛かることはなく、舵角量入力
系の必要以上の強度付与の必要性がなくなって軽量化及
び低コスト化を図ることができる。

ステアリングホイールｌを操舵中にエンジンを停止した
場合にも、インターナルギヤ２２、出力軸２４、センタ
ーギヤ２５、プラネットキャリア２６及びプラネットピ
ニオン２７からなる操舵トルク緩衝機構８は舵角量入力
系側の損傷回避を保証する。即ち、後輪７が傾いた状態
でエンジンを停止すればポンプＰの作動停止によって舵
取り補助手段の動力補助作用が無効となり、後輪７は中
立復帰ばね１１の中立復帰作用によって中立位置へ復帰
する。この中立復帰作用が操舵トルク緩衝機構８のセン
ターギヤ２５を第３図（ａ）の中立位置に回動しようと
するが、ステアリングホイールｌが操舵されたまま、即
ちインターナルギヤ２２が固定状態にあるためにセンタ
ーギヤ２５の回転はプラネットピニオン２７の公転によ
って吸収される。従って、ステアリング操作中のエンジ
ン停止によって舵取り補助手段の動力補助作用か無効に
なった場合にも、後輪７の中立復帰によるリヤ動力伝達
ギヤ機構９側からの回転トルクかステアリングホイール
ｌ側へ波及することはなく、ステアリングホイールｌか
らフロント動力伝達ギヤ機構２を経てカム機構５に至る
機械的な舵角量入力系の損傷回避が操舵トルク緩衝機構
８によって保証される。

中立復帰ばね３１，３２とコントロールバルブ１７の中
立復帰ばね２１との前記したセットトルクの差のために
プラネットピニオン２７が公転するのはスプール弁１９
かシリンダチューブ１８の一端壁側に当接したマニュア
ルロック位置まで移動した後である。

スプール弁１９がマニュアルロック位置にある状態で再
びエンジンを始動すると、エンジン停止時の後輪７の舵
角位置方向へピストン１３を付勢する作動室（１２ａ又
は１２ｂ）の圧力が上昇する。従って、中立位置から公
転変位しているプラネットピニオン２７に対する中立復
帰ばね（３１又は３２）の中立復帰作用及び昇圧がプラ
ネットピニオン２７を中立位置へ復帰させると共に、後
輪７をエンジン停止時の舵角位置へ転舵する。

なお、本実施例ではリヤ動力伝達ギヤ機構９としてフロ
ント動力伝達ギヤ機構２と同一構成のものを流用してお
り、これも低コスト化に寄与する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、センターギヤの回転トル
クとプラネットピニオンの公転トルクとの差が設定値以
上になったときにプラネットピニオンを公転できるよう
な操舵トルク緩衝手段を構成し、回転入力を液圧作用に
変換すると共に、この液圧作用によって舵取り輪の舵角
変位のための動力補助を行なう舵取り補助手段と舵角量
入力系との間に操舵トルク緩衝手段を介在したので、舵
取り補助手段の動力補助作用が無効になった場合にも動
力補助の対象となる舵取り軸側の過大なトルク反力が操
舵トルク緩衝手段にて吸収され、これにより舵角量入力
系側に過大なトルク負荷が掛かることがなくなってステ
アリング操作上の安全性及び舵角量入力系の損傷回避を
保証し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は操
舵系の略体図、第２図は操舵トルク緩衝機構の縦断面図
、第３図（ａ）は第２図のＡ−Ａ線断面図、第３図（ｂ
）はプラネットピニオンが中立位置から公転変位した状
態を示す縦断面図、第４図はリヤ動力伝達ギヤ機構の縦
断面図、第５図は舵取り補助手段を構成するコントロー
ルバルブの縦゛断面図である。 舵角量入力系を構成するステアリングホイール■及びフ
ロント動力伝達ギヤ機構２並びにカム機構５、操舵トル
ク緩衝機構８、舵取り補助手段を構成するリヤ動力伝達
ギヤ機構９及びコントロールバルブ１７、インターナル
ギヤ２２、出力軸２４、センターギヤ２５、プラネット
ピニオン２７、中立復帰機構を構成する中立復帰ばね３
１，３２及びラック３３゜ 特許出願人　　アイシン精機株式会社 トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　機械的な舵角量入力系、及び回転入力を液圧作用に
   変換すると共に、この液圧作用によって舵取り輪の舵角
   変位のための動力補助を行なう舵取り補助手段を備え、
   舵角量入力系と舵取り輪とを機械的に作動連結した操舵
   装置において、インターナルギヤと、インターナルギヤ
   に噛合して公転可能なプラネットピニオンと、プラネッ
   トピニオンに噛合するセンターギヤと、プラネットピニ
   オンを公転可能に支持すると共に、センターギヤを一体
   的に支持する出力軸と、プラネットピニオンの公転変位
   を中立位置へ復帰するための中立復帰機構とにより操舵
   トルク緩衝手段を構成し、舵角量入力系にインターナル
   ギヤを作動連結すると共に、舵取り補助手段に出力軸を
   作動連結し、センターギヤを回転するのに必要なトルク
   とプラネットピニオンを公転するのに必要なトルクとの
   差を操舵トルク緩衝手段の中立復帰機構によって設定し
   た操舵装置。